Meine Frage bezieht sich darauf, wie Dämpfungsglieder das Rauschen beeinflussen. Von dem, was ich verstehe
Soweit ich das beurteilen kann, bedeutet dies, dass das Rauschen am Eingang die Dämpfung unbeeinflusst durch das Dämpfungsglied passiert. Mit anderen Worten, das Dämpfungsglied minimiert das Signal, aber nicht das Rauschen. Ich habe gelesen, dass dies nur bei 290 ° K zutrifft und dass der Dämpfer das Rauschen nicht unter das Grundrauschen reduzieren kann. Ich verstehe das aber nicht wirklich. Wenn die Temperatur 50 °K wäre, würde das Rauschen immer noch unbeeinflusst durch das Dämpfungsglied passieren? Es würde für mich Sinn machen, dass dies der Fall wäre, es sei denn, 290 ° K haben etwas Besonderes. Als eine Art fundierte Vermutung hätte ich gedacht, dass, wenn die Raumtemperatur beispielsweise 50 ° K und das Rauschen am Eingang des Dämpfungsglieds ebenfalls 50 ° K beträgt (also ) dann würde der Dämpfer das Rauschen nicht reduzieren; Ich bin mir jedoch nicht ganz sicher, warum.
Ich hätte eigentlich gedacht, dass das Dämpfungsglied tatsächlich Rauschen in den Ausgang einbringen könnte, weil es passiv gemacht wird. Ich kann sehen, dass die Widerstände im Dämpfungsglied möglicherweise Rauschen einführen und ihre Konfiguration das Rauschen reduziert und die beiden möglicherweise aufheben und dazu führen, dass kein Nettorauschen hinzugefügt wird, obwohl ich mir dessen nicht sicher bin.
Wenn jemand etwas Licht ins Dunkel bringen könnte, damit ich das besser verstehe, wäre das großartig.
Danke schön.
Edit: Genau das, was ich nicht verstehe
Das obige Szenario ist oft eine Quelle der Verwirrung für HF-Ingenieure, da allgemein bekannt ist, dass die Rauschzahl einer passiven Komponente gleich ihrem Verlust ist. Die Rauschzahl (NF) und der Rauschfaktor (F) werden üblicherweise als Verhältnis von Eingangs-SNR zu Ausgangs-SNR bei der spezifischen Temperatur von 290 K beschrieben. Wie in den folgenden Gleichungen beschrieben, ist die Rauschzahl einfach das logarithmische Äquivalent von Rauschfaktormessung.
Basierend auf den obigen Gleichungen könnte es scheinen, dass die Verwendung eines Dämpfungsglieds am Ausgang eines Vektorsignalgenerators die Signalstärke dämpfen würde, ohne die Rauschleistung zu dämpfen. Es ist jedoch wichtig zu erkennen, dass die Gleichung für die Rauschzahl NUR relevant ist, wenn der Rauschpegel gleich der thermischen Rauschdichte bei -174 dBm/Hz ist. Im Allgemeinen sollten Begriffe wie Rauschzahl und Rauschfaktor nur auf drahtlose Empfänger angewendet werden, da die Rauschleistung einer Antenne bei 290 K etwa -174 dBm/Hz beträgt.
Angenommen, ein Empfänger beobachtet ein Signal mit einem SNR von 60 dB bei einem Leistungspegel von –114 dBm. In diesem Szenario würde die Anwendung eines 20-dB-Dämpfungsglieds die Signalleistung um 20 dB auf -134 dBm dämpfen. Der Rauschpegel würde jedoch unverändert bleiben, da die Rauschleistung bereits auf dem thermischen Rauschpegel liegt. Wenn also Pnoise = -174 dBm/Hz ist, entspricht die Rauschzahl eines passiven Dämpfungsglieds seinem Verlust.
Andererseits wird die Ausgangsrauschdichte eines HF-Generators durch aktive Komponenten verursacht und führt zu Pegeln, die manchmal deutlich über dem theoretischen Grundrauschen liegen. In diesem Szenario kann die Rauschleistung auf das Niveau des thermischen Grundrauschens gedämpft werden. Dadurch können hochempfindliche Empfänger mit einem Stimulus getestet werden, dessen Rauschleistung weit unter der des Signalgenerators liegt.
Die obigen Absätze stammen direkt aus: http://www.ni.com/white-paper/6810/en
Ich verstehe nicht, warum 290 ° K etwas Besonderes zu sein scheinen und worauf die Rauschleistung einwirkt. Ich verstehe nicht, warum im dritten Absatz steht, dass es das Rauschen nicht dämpfen wird.
Beim Lesen der Frage und der Kommentare kann es zu einem konzeptionellen Missverständnis kommen: Der Dämpfer WIRD jedes an seinem Eingang anliegende Rauschen (selbst von nur einer Quellenimpedanz von 50 Ohm) in demselben Maße dämpfen, in dem er das Signal dämpft.
Es erzeugt jedoch auch eigenes Rauschen, das als Rauschen eines perfekten Widerstands gleich seiner eigenen Ausgangsimpedanz dargestellt werden kann, und dieses wird am Ausgang zum (gedämpften) Eingangssignal und Rauschen hinzugefügt. Wenn also Eingang und Ausgang Z beide 50 Ohm haben, ist das Nettoergebnis ein gedämpftes Signal + geringfügig erhöhtes Rauschen (dh NF = Dämpfung).
Aber wenn seine Ausgangsimpedanz niedriger ist, ist auch das hinzugefügte Rauschen geringer, wodurch die Rauschspannung verbessert wird, wie Andy feststellt.
Stellen Sie das Dämpfungsglied also als perfektes Dämpfungsglied (dämpfendes Rauschen) in Reihe mit einer Johnson-Rauschspannungsquelle dar, die gleich der Ausgangsimpedanz ist. Der Rest ist nur die Anwendung der Formeln.
EDIT: re: aktualisierte Frage.
(1) An 290 K ist nichts Besonderes, außer dass es sich um eine realistische Temperatur für den Betrieb einer passiven Schaltung handelt. Der Grund, warum sie sich dafür entschieden haben, ist, dass der Artikel ein Grundrauschen (-174 dBm/Hz) angibt, das für eine bestimmte Temperatur korrekt ist: ja, 290.000.
(2) Während jeder Widerstand im Dämpfer Rauschen beisteuert, ist mir klar, dass dies keine zufriedenstellende Erklärung dafür ist, warum Sie dasselbe Rauschen aus einem Dämpfer herausbekommen, da Sie (wie Andy sagt) einen kapazitiven Dämpfer herstellen könnten, der dies nicht ist ein Johnson-Rauschgenerator. Wir müssen also etwas genauer hinschauen und uns daran erinnern, dass diese Rauschquellen die Statistik der einzelnen Elektronen sind, aus denen der Strom besteht.
Nehmen wir also an, wir bauen einen (50 Ohm Eingang, 50 Ohm Ausgang) Dämpfer und versuchen, Johnson mit einem kapazitiven Teiler zu überlisten. Das impliziert einen Knoten innerhalb des Dämpfungsglieds, der einen Teil des Eingangsstroms zur Erde leitet. An diesem Knoten haben wir zwei Strompfade; ein Bruchteil des Stroms fließt zum Ausgang, der Rest zur Masse. Was bestimmt, welchen Weg ein einzelnes Elektron nehmen wird? Im Grunde Zufall. Gemeinsam? Statistiken. Das ist also eine Geräuschquelle.
Oder fügen wir einfach eine Reihenkapazität hinzu, um eine ausreichende Dämpfung zu erzielen: Wir vermeiden dadurch die Aufteilung des Stromflusses und eliminieren die Rauschquelle, richtig? Auf Kosten der Reduzierung des Signalstroms; Unsere Statistiken arbeiten jetzt mit einer kleineren Stichprobengröße und folglich einer größeren Varianz: mehr Rauschen.
Diese Ergebnisse sind das Beste, was Sie erreichen können, an ihnen führt kein Weg vorbei.
Erstens gibt es bei 290K nichts Besonderes. Das Widerstandsrauschen steigt von Null bei -273 °C (absoluter Nullpunkt) auf einen Wert, der von der tatsächlichen Temperatur (in Kelvin) und dem Widerstand bestimmt wird.
Zweitens müssen Dämpfungsglieder nicht resistiv sein – sie können kapazitive Potentialteiler sein und diese führen kein zusätzliches Rauschen ein. Dito mit Induktivitäten.
Drittens führt ein Widerstandsdämpfer Rauschen ein, aber es kann leicht klein sein im Vergleich zu dem Rauschen, das gedämpft wird.
Viertens, wenn das Rauschen in einem Dämpfungsglied X ist, wird dieses Rauschen um den gleichen Faktor reduziert wie jedes andere Signal. Wenn das Dämpfungsglied 2:1 ist, dann ist das Ausgangsrauschen X/2.
Ich denke, das gilt nur, wenn sie unter der gleichen Temperatur sind. Lassen Sie uns darüber nachdenken: Quelle bei sehr niedriger Temperatur mit einer Rauschleistung von -1000 dBm/Hz und Abschwächer 10 dB Verlust bei sehr hoher Temperatur mit einer Rauschleistung von -50 dBm/Hz. Jetzt schauen wir uns den Ausgang des Dämpfungsglieds an, wie hoch ist die Rauschleistung? -1000dBm/Hz? nein ... höchstwahrscheinlich -50dBm/Hz.
Das Eingangsrauschen sollte durch das interne thermische Rauschen des Dämpfungsglieds überflutet werden.
Benutzer968243
Terrabits